Rakeloredan berodde på användarna enligt MSB

Kommunikationen i Rakelnätet fungerade inte optimalt under den stora skogsbranden i Västmanland, det är något som flertalet personer på plats rapporterat om. Problemet har inte varit tekniken, utan användningen av Rakelsystemet enligt MSB.

MSBs roll under branden var att stötta med teknik och se till att nätet fungerade enligt Emil Granström, leveransansvarig Rakel. MSB lånade ut Rakelmobiler till insatsen samt säkrade att nätet fungerade genom tekniker på plats, tillhandahållande av reservstationer samt genom förstärkningar av nätets kapacitet. Enligt Emil fungerade nätet bra rent tekniskt men andra, troligen mänskliga, faktorer gjorde att samband via Rakel inte fungerade rätt under hela insatsen.

Användare på plats vittnar om att räddningsledningen hänvisade sambandet till mobilnäten istället för Rakel på grund av sambandsproblem i Rakel. Detta är något varken Emil eller Urban Rönnqvist, funktionsansvarig Rakel hört talas om. – Vi hänvisar till räddningsledningen i det fallet, det jag hörde var att många var ovana att arbeta under dessa förhållanden med många användare på plats och med samverkan över organisationsgränser, menar Urban.

Att räddningsledningen hänvisade användare till mobilnäten beror sannolikt på att samordnade talgrupper saknades vilket ledde till att de som var där inte kunde prata med varandra. -Det är en brist som uppdagades vid Salabranden att för räddningstjänster så saknas en talgrupp som kan användas nationellt, berättar Urban Rönnqvist. Samtidigt står det i de nationella riktlinjerna att i planeringen av sin kommunikation ska användarorganisationerna analysera sitt kommunikationsbehov och inprogrammera de talgrupper som man kan förutse sig behöva, detta bör då täcka de flesta behov, menar Urban.

Enligt uppgifter hände det att Försvarsmakten kastades ut ur Rakel, något som varken Urban eller Emil hört talas om. -Stundtals blev det ju högt tryck vilket vi parerade genom att öka kapaciteten i nätet. En del kan ha uppfattat att de blev utslängda ur nätet eftersom de kanske inte visste hur man gjorde för att köa för sändning på handapparaten. Många är nog vana att bara trycka och prata i radio från sin vardag, i denna situation var det istället kö i näten stundtals, menar Urban. Senare under insatsen ökades kapaciteten, men i början var det kö.

MSBs roll under krisen de två första veckorna var inte att stödja sambandet, det fanns personal från MSB på ledningsplatsen men ingen med denna uppgift. Det fanns personal från MSB på plats som stöttade sambandsledningen, men inte med sambandsplanering via Rakel. Först Den 13 augusti begärde räddningsledningen stöd för sambandsplanering, två veckor in i krisen. MSB fanns alltså där för att ta hand om Rakelnätet, men inte för att stödja Rakelanvändarna eller hjälpa till med Rakelsambandsplanering.

Bilden av vad som hände är inte helt klar, utan kommer att klarläggas genom den erfarenhetsinsamling som påbörjades under november. Frågor som om de nationella riktlinjerna följdes och om rätt talgrupper var inlagda i apparaterna från början kommer sannolikt ställas.

Enligt både Emil och Urban har nätet fungerat bra tekniskt över lag, men det finns sannolikt en rad saker som kan förbättras för att sambandet skall fungera bättre för användarna. Kanske behövs en annan typ av träning och utbildning med träning i samverkan mellan många olika funktioner och över organisationsgränser på en liten geografisk yta. Dessutom behövs sannolikt tydligare belysning av vikten med att rätt talgrupper finns inlagda och hur man kan använda andra talgrupper än sina egna.

Detta var första gången Rakel användes i större omfattning enligt de nationella riktlinjer som publicerades den 1 jan 2013, sannolikt kommer en utvärdering leda till att riktlinjerna kompletteras och utvecklas.

Artikel ur SKEF News nr 4· 2014

GSM stängs ned inom kort? [debattartikel SKEF News]

Du har kanske hört ryktet att GSM nätet skall stängas ned inom kort? Det stämmer nu inte, i alla fall inte vad vi kan se på den svenska marknaden. Trots det så dyker frågan upp med jämna mellanrum, upprinnelsen till det hela kommer av att flera tekniktidningar i sommarnyhetstorkans efterdyningar publicerade nyheten att GSM stängs ned i AT&Ts nät i USA 2017. Därefter gick ryktena på högvarv både online och offline att samma sak snart skulle drabba resten av världen. En del ansåg att det skulle vara bra att gå över till 3G och LTE snarast för att det snart säkert var dags i Sverige också att stänga ned GSM.

Saken är den att en rad maskiner, några miljoner elmätare och en betyande andel larmsystem är uppkopplade via GSM, det är därmed inte helt enkelt att bara byta ut allt detta i en handvändning. Så att GSM är dödsdömt, det vill jag hävda är fel. Visst är såväl 3G och LTE framtiden, men GSM är inte dödsdömt, ingen av de svenska operatörerna verkar ha planer på att stänga ned näten. GSM är dyrare att drifta än 3G och LTE, men det sker fortfarande en utbyggnad och uppdatering av nätet.

Telenor har satsat och fortsätter satsa på GSM. -Vi fortsätter att investera i vårt 2G-nät eftersom det är ett bra komplement till 3G och 4G, säger Andreas Hamrin, Telenor. Telenors uppdatering av 2G-nätet 2011 innebar att hela GSM-nätet bytts ut och försetts med nya basstationer och antenner. Genom Telenor och Tele2s samarbete blev resultatet 50% fler basstationer och en utökad täckning i samma omfattning. Nätet byggdes parallellt med 4G och i framtiden kommer det att finnas möjlighet till att dynamiskt fördela kapacitet mellan GSM och 4G i basstationerna beroende på hur efterfrågan ser ut.

Telenor uppdaterade nätet under 2011, även Telia uppdaterade GSM-nätet nyligen. ”Under 2012 förstärktes Telias 2G-nät med 80-talet nya basstationer och kapaciteten förstärktes på fler än 200 platser. Dessutom har det gjorts andra uppdateringar av tekniken för en bättre upplevelse” säger Per Sjöström, Regional Sales Manager, TeliaSonera Global M2M Services.

Även om en utfastning av GSM-näten öppnar för mer utrymme för LTE och 4G vilket innebär lägre driftskostnader och mer kapacitet i näten är det inget som pekar på att GSM kommer att stängas ned. Att det gjorts större investeringar i de europeiska GSM-näten än i tillexempel USA är en betydande faktor. ”Vi har för närvarande inga planer på att stänga våra GSM-nät i Sverige eller på någon annan marknad där vi verkar” sa Tommy Ljunggren utvecklingschef på TeliaSonera i somras, jag är benägen att tro att GSM därmed kommer finnas kvar inom en överskådlig framtid.
+Ulf Seijmer

Om mobilnäten

debatt-mobilnatenDe senaste veckornas debatt om mobilnäten, där en minister inte tycks se några brister (Anna-Karin Hatt) och en annan ser brister så fort man kommer utanför tätbebyggt område (Monica Green) skrev jag en debattartikel. Den totala avsaknaden av teknikinsikt i debatten gör att debatten är på väg åt del håll. Anna-Karin Hatt menar att ”problemen handlar om att vi har överbelastade nät”, möjligen i city kan jag tycka, men inte på landsbygden. Monica Green å andra sidan har tillexempel inte koll på att 4G inte kräver fri sikt på de låga banden och låter, trots att hon fått andra besked från PTS, sin debattartikel publiceras på lördagen med en rad felaktigheter.

Sverige är ledande på mobilnät, det är beklämmande att debatten förs på en låg och osaklig nivå. Men när man läser denna interpellation om mobiltäcking av Monica Green från 2012 kanske dagens debatt ändå är på en högre nivå än 2012. ”Förr hade telefoner en mast, och det fanns till och med möjlighet att skaffa extra tillbehör med en större mast. Numera finns inte det. Problemet är alltså dels inte tillräckligt utbyggda nät, dels kapacitetsproblem, men även sämre mobiltelefoner” skriver Monica. Nog var antennerna på äldre mobiltelefoner besvärande, men jag har bestämt för mig att jag aldrig ägt en mobiltelefon med mast.

Frekvensdelning äntligen på agendan (debattartikel)

Europakommissionen anser med all rätt att det börjar blir trångt i luften, samtidigt som önskemålen om ökad mobilitet tilltar för varje år. I praktiken fördubblas kapacitetsbehoven i mobilnäten varje år och denna tilltagande trafikmängd kräver både mer spektrum och tätare mellan basstationerna för att fungera i praktiken.

En lämplig teknik för att förtäta mobilnäten och samtidigt erhålla mer spektrum är låta en del av mobilnätstrafiken gå via wifi, men liksom med mobilnäten är det frekvensspektrumet en begränsad naturresurs. Glädjande nog uppmanar nu Europakommissionen medlemsländerna att främja trådlös innovation och ”utvidga de harmoniserade inremarknadsband där det inte krävs några licenser”. Man vill möta nätens tillväxt med hjälp av trådlös teknik som kan dela användningen av radiospektrumet. Kommissionen menar att frekvenser är en extremt dyrbar och allt mer begränsad resurs och att Europa måste lära sig att använda denna begränsade resurs effektivare än tidigare.

Samexistens på frekvensbanden
Rent teoretiskt kan PTS och dess europeiska motsvarigheter tvinga operatörerna att dela med sig av frekvensutrymme till varandra. Dagens frekvenstillstånd för mobiloperatörerna öppnar till och med för denna möjlighet, tillstånden är inte exklusiva utan det finns en öppning för samexistens på frekvensbanden. Är det fullt i Telias nät på en viss plats kan basstationen temporärt låna frekvensutrymme från Tres basstation på samma plats om kapacitet finns.

En ytterligare väg är sekundär spektrumanvändning, så kallad whitespace-teknik, man utnyttjar helt enkelt ett spektrum som är ”vitt”, det vill säga outnyttjat. Med denna teknik kan delar av frekvensspektrum återanvändas inomhus för kortdistanssändning.

Whitespacetekniken baseras på något som kallas kognitiv radio med dynamisk spektrumaccess, en radio som själv fattar beslut om vilket frekvensband som kan användas för stunden. Fördelen är att tekniken inte förbrukar mer av naturtillgången frekvensspektrum, vilket kan antas tilltala EU-kommissionen. En av nackdelarna är att man inte i förväg vet hur mycket spektrum som finns tillgänglig för varje plats.

Artikeln publicerades i SKEF News nr 4 2012

+Ulf Seijmer

De smarta byggnaderna kommer på allvar

Redan på 1990-talet talades det om smarta hem, tänkande kylskåp och möjligheten att slå på kaffebryggaren från datorn. Sedan sprack den berömda IT-bubblan och projekt lades på is. Men nu är det dags igen menar många. Analysföretaget Gartner identifierade att uppkopplade saker, det vill säga uppkopplade maskiner, processer och fastigheter blir en av de 10 hetaste teknikområdena under 2012. Fenomenet kallas M2M, sakernas internet eller Internet of Things, förkortat IoT.

IoT kommer att ha inverkan på de flesta människors liv de kommande åren, sensorer som detekterar och kommunicerar förändringar byggs in i produkter och implementeras på allt fler platser. Att dessa sensorer skall anslutas till Internet, eller det utökade Internet, The Internet of Things, är underförstått. Men ett problem som branschen brottas med är att det finns en uppsjö olika standarder som inte förstå varandra.

De smarta byggnaderna kommer på allvar
En av de marknader som i Sverige verkligen skulle kunna dra nytta av IoT, är fastighetsautomation. Ett varierat klimat och höga uppvärmningskostnader betyder att det finns pengar att spara på fastighetsautomation. De flesta automationssystem som installeras i fastigheter idag styrs och övervakas från en websida, ett program eller en app. Vissa fastigheter kopplas upp via fiberanslutning eller bredband, medan andra ansluts via mobilnäten. Ett exempel är styrsystemet CC Kyrka som har vunnit flera miljöpris.  Systemet ger församlingar möjlighet att göra förändringar i inomhusklimatet i sina fastigheter. – I kyrkans värld är det mobildata som gäller eftersom det sällan finns fasta bredbandslösningar i gamla fastigheter, säger Jan Lindberg,  vd för JEFF Electronics som utvecklat systemet.

+Ulf Seijmer

Kabel ingen lösning
I nybyggda bostäder är kabelbaserade system dominerande och här finns olika standarder för kommunikation i systemet. En av dessa är KNX (Konnex) en internationell, öppen kommunikationsstandard. Men att dra kabel i befintliga byggnader kan vara både kostsamt och komplicerat. Det är här trådlös kommunikation borde vara ett naturligt val, den stora mängden standarder gör att det ännu inte fått en bred genomslagskraft. Utmaningarna ligger i att hitta en standard som antas av många tillverkare, som möjligör konstruktion av stömsnåla enheter, som täcker tillräckliga ytor och har säker kommunikation och en attraktiv prislapp.

En av de ledande trådlösa teknikerna inom smarta hem är Z-Wave som kommunicerar på 868 MHz. Över 160 tillverkare sägs använda Z-Wave i sina produkter, men standarden är inte öppen utan ägs av Sigma Designs. Z-Wave använder meshteknik vilket gör att uteffekten för varje enhet kan minimeras, något som spar energi. Z-Wave kan inte kommunicera med omvärlden utan en dedikerad Gateway, IP-kommunikation stöds endast via en speciell Gateway.

De standarder som har störst sannolikhet att lyckas i framtiden bygger på IP-kommunikation och kan lätt sammakopplas med internet. En sådan teknik är 6LoWPAN, som står för  IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks. Med denna standard kan varje sensor ha en egen IP-adress vilket gör dem till en del av internet. 6LoWPAN bygger på radiostandarden 802.15.4 vilket betyder att det behövs en gateway (kallad EDGE router) där tekniken skall användas.

Öppen radiostandard ger möjligheter
En möjlighet är att använda väletablerad teknik som tillexempel wlan/wifi, en teknik med gott om accesspunkter och hotspots spridda över hela världen. Wifi har fördelen att det är en teknik som har bra spridning och den hanterar IP-trafik. Wifi erbjuder hög säkerhet och de höga tillverkningsvolymerna minskar systemens kostnad. En annan fördel med wifi är att mobila enheter som surfplattor, smart phones och datorer direkt kan kommunicera med enheterna. Kritiken mot wifi har varit strömförbrukningen, men idag finns det wifimoduler som kan leverera två temperaturvärden per minut i två år strömförsörjda av två AA-batterier. En produkt som bygger på wifiteknik är Nest, en självlärande termostat som går att nå över internet och via en app. Termostaten är adaptiv och lär sig beteendet hos användaren, samtidigt som den går att nå på distans för att med full kontroll styra klimatet på platsen där den är installerad.

Framtidens mobilnät får wifistöd
För att lastbalansera mobilnäten kommer mer och mer trafik att styras över till wifi via trådlösa nätverk i hem, flerfamiljshus, köpcentrum och arbetsplatser. Detta gör att inomhustäckningen för wifi kommer att byggas ut dramatiskt på många platser inom en nära framtid. Detta är något som ytterligare talar för att standarden borde vara en given hit i framtida automationssystem.

Utmaningar med trådlösa sensorer:

  1. givarens pris måste vara överkomligt
  2. givaren måste kunna strömförsörjas med batterier som lätt kan bytas av användaren
  3. kommunikationen med givarna måste vara tillförlitlig

Artikeln publiceras i ett kortare format i SKEF News nr 4 2012

+Ulf Seijmer

5G tar form

Redan nu har termen 5G börjat figurera trots att ingen riktigt definierat vad det är än. I dagsläget finns inget utkast till 5G-standard och det råder delade meningar om vad som kan förväntas kallas 5G.

I år förväntas 4G vara den gällande tekniken för nya mobilnät och inom några år kommer 3G-nät uppgraderas till 4G för att hantera en ökande trafikmängd. År 2020 är det rimligt att LTE kommer att vara den gällande standarden globalt. Generationsutvecklingen har hittills drivits av hårdvarutillverkare där en ny generation, ett nytt G, inneburit ny teknik, högre hastigheter och per automatik nyförsäljning av basstationer och terminaler.

Ökade kapacitetskrav
Behovet av kapacitet kommer inte att avmattas, utan utvecklingen kommer snarare att kräva en ökad kapacitet i mobilnäten. Jens Zander, professor i radiosystemteknik vid KTH menar att det finns tecken på att vi varje år lär se kapacitetsbehovet fördubblas.

I tidigare generationer mobilnät har operatörerna presenterats färdiga lösningar från hårdvarutillverkarna med små möjligheter att påverka utvecklingen. Vad gäller kommande mobilnät lär det se annorlunda ut. Organisationen NGMN, Next Generation Mobile Network, är ett operatörsinitiativ för att påverka utvecklingen av kommande generationers mobilnät. En av medlemmarna, den japanska operatören NTT Docomo, menar att utvecklingen av 5G påbörjas 2018 och standarden tror man lanseras 2020. Framtida mobilnät ska leverera hög uppkopplingshastighet och god tillgänglighet överallt där användaren för stunden behöver den.

HETNET ett hett nät
Näten skall vara skalbara och kostnadseffektiva plattformar för mobil kommunikation som dynamiskt kan lastbalansera kapaciteten i näten varefter efterfrågan på tillgång ändras. NTT Docomos version samstämmer med den utveckling som kan skönjas på marknaden, även om frågan om termen 5G skall användas, får anses som öppen. Utvecklingen de närmaste åren inom mobilnätet kommer att betyda förtätning av nuvarande nät, därtill lär mer frekvensspektrum behövas. En slutsats är att en övergång till 5G kommer att utgå från 4G och utgöras av en uppdatering av 4G-näten.

Ett faktum som talar för det är tillgången på frekvenser. Att avsätta nya band för 5G är orimligt, nästa generation mobilnät kommer dela frekvenser med dagens nät.

En av visionerna för nästa generations mobilnät är att användaren inte skall känna hastighetsbegränsningar i nätet utan upplevelsen skall vara lika oavsett geografisk plats.

Heterogena nät
För att lösa kapacitetskraven i framtida mobilnät behövs dels en förtätning av basstationerna dels en ny modell av basstationer för inomhusbruk. Dessa så kallade HETNETs är blandade nät baserade på olika trådlösa tekniker. Så kallade pico-basstationer, inomhusbasstationer, för hem, kontor och gallerior, skall kunna kopplas direkt till fibernät eller cat5-nätverk och etablera lokala mobilnätverk. Tack vare dessa inomhusbasstationer kan de traditionella mobilnäten, utomhusnäten, effektivt avlastas.

– HETNET är viktigt för kommande mobilsystem. En egenskap som vi får se är att näten blir heterogena där den för tillfället bästa kommunikationslänken används oavsett teknologi, säger Fredrik Tufvesson, Docent i radiosystem vid LTH, institutionen för elektro- och informationsteknik.

Utvecklingen av HETNETs tog i somras fart på riktigt när Wi-Fi-alliance presenterade sitt Passpoint-program som för de cellulära teknikerna och wifi närmare varandra. I praktiken kan wifi användas för att lastbalansera de välutnyttjade mobilnäten genom att
mobila enheter automatiskt kan logga in i wifinätverk och utnyttja dem för lastbalansering.

I Kina har liknande tekniker använts ett tag då de inhemska mobilnäten har standarder som inte alla telefoner stödjer. Genom att bygga wifi-nätverk istället har mer än två tredjedelar av trafiken i Kina styrts från mobilnäten till wifi-nätverk. En erfarenhet man dragit av wifi är att frekvenserna kan återanvändas många gånger.

Outnyttjade frekvenser
I en nära framtid kommer Pico-basstationer sannolikt använda wifi i stor utsträckning, medan utvecklingen på längre sikt pekar på att sekundär spektrumanvändning kan bli aktuell. Genom så kallad whitespaceteknik kan för tillfället outnyttjade frekvenser återanvändas för inomhuskommunikation. Med kognitiv radio fattas beslut om vilket frekvensband som för tillfället skall användas. Tekniken har framförallt fördelen att den inte förbrukar mer av naturtillgången frekvensspektrum.

Om man skulle definiera 5G utifrån påverkan av branschens affärsmodeller och sättet vi definierar mobilnät, då är HETNET sannolikt definitionen av 5G. Frågor som vem som skall bygga infrastrukturen, vem som bygger basstationerna inomhus och hur operatörerna ska ta betalt från den som har basstationen hemma är intrikata.

Effektiviserade utomhusnät
Utomhusbasstationerna i framtidens mobilnät kommer kännetecknas av förenklad drift, enklare nätverkshantering och högre energieffektivitet. Kostnaden för varje överfört paket måste minska jämför med dagens nät.

Adaptiva antenner är en viktig komponent för att nå de ökade bandbreddskraven och kommer att användas för att öka datahastigheten utan att samtidigt öka behovet av bandbredd.

Så vad är 5G?
Ett försök att definiera 5G skulle kunna vara ”intelligent trådlös teknik som kan sammankoppla världen utan gränser”. Den stora frågan är om termen 5G inte överskuggas av den intressanta teknikutveckling som ligger framför oss. I framtiden lär 4G eller 5G ta steget från alternativ uppkopplingsväg mot omvärlden till en primär uppkopplingsväg.
– I framtiden kommer vi se mindre tekniska generationsskiften. Benämningen av näten som 4G eller 5G är inte en stor sak, menar Jens Zander vid KTH.

 

Artikeln var publicerad i SKEF News nummer 4 · 2012
+Ulf Seijmer

Kommer vi någonsin att få se 5G?

Redan nu, i gryningen av 4G-nätens globala utbyggnad, har termen 5G så sakteliga börjat figurera trots att ingen egentligen definierat den. Det råder delade meningar om huruvida etiketten någonsin kommer att användas.

Inom tio år kan det vara dags för 5G-nätens intåg, i alla fall om man ser till den historiska utvecklingen av mobilnäten med lanseringen av NMT 1981, GSM 1992, 3G 2003 och 4G 2009.

Under januari månad i år godkände Internationella Teleunionen (ITU) specifikationen IMT-Advanced och ITUs Generalsekreterare Hamadoun Touré gjorde ett uttalande som satte fart på 5G-diskussionerna: “I jämförelse med IMT-Advanced kommer dagens smarttelefon att kännas som en gammal uppringd Internetförbindelse. Internetåtkomst, strömmande video och dataöverföring kommer blir möjlig överallt och närsomhelst och med en högre kapacitet än en de flesta fast uppkopplade pc har idag”.

Den nya standarden är emellertid inte 5G utan snarare en uppdatering inom ramen för 4G.
Under 2012 förväntas 4G baserat på LTE att vara den gällande tekniken för nya mobilnät. De operatörer som för närvarande har 3G-nät i drift kommer inom några år att tvingas uppgradera till 4G för att hantera den ökande mängden trafik i näten.

År 2020 är det rimligt att tänka sig att LTE är den gällande standarden globalt, och att 3G-näten till stor del pensionerats.

LTE står för Long Term Evolution med målet att vara ett mobilnät som utvecklas över tid. En slutsats är därmed att en eventuell övergång till 5G kommer att behöva ta sitt avstamp i 4G och utgöras av en uppdatering av de befintliga näten.

Ett annat faktum som talar för det är tillgången på frekvenser. ITU är det FN-organ som handlägger internationella radioreglementet. Dess handläggningstid från idé till att tekniken rullas ut till användare är 10-12 år. Att avsätta nya frekvensband för 5G känns inte rimligt, så nästa generation mobilnät kommer sannolikt att dela frekvenser med dagens mobilnät.

En ytterligare faktor som talar för en mjuk övergång är modulationstekniken OFDMA som sannolikt kommer vara den rådande tekniken även i framtiden. Detta pekar också på att vi kan utgå från att steget från 4G till 5G inte kommer att utgöras av en total omstrukturering av infrastrukturen likt den som skett från 1G via 2G och 3G till 4G. Generationsutvecklingen har hittills drivits av basstationstillverkarna, där en ny generation – ett nytt ”G” – inneburit ny teknik, högre hastigheter och per automatik nyförsäljning av basstationer och terminaler.

Operatörerna har i stor utsträckning serverats färdiga förutsättningar, men i allt större utsträckning vill de nu göra sin röst hörd. Operatörsinitiativet Next Generation Mobile Network (NGMN) vill driva utvecklingen av nästa generation mobilnät. Den japanska operatören NTT Docomo, är en av de flitigaste NGMN-medlemmarna i diskussionen om 5G. Operatören arbetar med något man kallar NMN, Next Mobile Network som enligt NTT Docomo är det sista steget innan 5G. NMN kan enligt NTT Docomo standardiseras 2014 och lanseras 2018, åtföljt av 5G som börjar utvecklas 2018 och lanseras 2020.

Företagets Networking Research Group (NRG) ansvarar för forskningen i de tekniker man menar utgör de framtida mobilnätens arkitektur. Systemen skall kunna leverera hög uppkopplingshastighet och tillgänglighet överallt där användaren för stunden behöver den. Näten skall vara skalbara, kostnadseffektiva plattformar för mobila nätverk som effektivt och dynamiskt kan lastbalansera kapaciteten i näten varefter efterfrågan på tjänster ändras över dygnet.

En av NTT Docomos visioner med NMN är att leverera den kapacitet som krävs för att användaren inte skall känna begränsningarna i nätet – att den upplevda hastigheten skall vara lika oavsett teknik eller geografisk plats. NTT Docomos version av kommande mobilnät stämmer ganska bra med den utveckling som kan skönjas på marknaden i stort, även om frågan om framstegen skall etiketteras med termen 5G eller inte, får anses som öppen.

För att kunna hantera kommande trafikanstormning i mobilnäten kommer näten att behöva förtätas jämfört med nuvarande nät i kombination med att mer frekvensspektrum behövs. Arbetet med nätverksarkitekturen kommer att vara mer avgörande än utvecklingen av radiogränssnitten.
Oavsett när eller om 5G lanseras, kommer behovet av kapacitet knappast avmattas. Utvecklingen och nya applikationer kommer att kräva en ökad hastighet i mobilnäten. En uppskattning är att vi varje år kan förvänta oss ett fördubblat kapacitetsbehov.

Hur hanterar vi kapacitetsbehovet?
Antalet basstationer i 4G-nätet kan inte ökas i oändlighet. Det som istället är en rimlig utveckling är att en ny modell av basstationer kommer att användas inomhus och en annan modell utomhus för att klara kapacitetsbehoven. Dessa så kallade HETNETs är blandade nät som bygger på flera olika trådlösa tekniker med traditionella basstationer baserade på en viss teknik, till exempel LTE, och så kallade picobasstationer baserade på en annan standard.

Ett första trevande steg till en picobasstationsstandard är nätverksstandarden 802.11u som skall kunna använda trådlösa nätverk för handover från mobilnäten. 802.11u kommer sannolikt att återfinnas i produkter som sätts på marknaden redan i år.

Picobasstationer är en potentiell jättemarknad. Antalet picobasstationer kommer sannolikt att kraftigt överskrida antalet vanliga basstationer. Picobasstationerna skall kunna kopplas direkt till fibernät eller cat5-nätverk och etablera lokala mobilnätverk för hem, kontor och gallerior. Tack vare dessa lokala inomhusbasstationer kan resten av mobilnäten – utomhusnäten – effektivt avlastas.

En öppen fråga är vilket frekvensspektrum som skall användas för pico-basstationer. 5,6 GHz är en väg. En annan är sekundär spektrumanvändning. Med whitespaceteknik kan delar av frekvensspektrum återanvändas inomhus för kortdistanssändning. Whitespace bygger på så kallad kognitiv radio med dynamisk spektrumaccess som själv fattar beslut om vilket frekvensband som kan användas. Fördelen är att tekniken inte förbrukar mer av naturtillgången frekvensspektrum. En av nackdelarna är att man inte i förväg vet hur mycket spektrum som finns tillgänglig för varje plats.Andra frekvensband, som 60 GHz, finns reserverade för framtida kortdistanssändning men skulle knappast lämpa sig för mobilnät inomhus.

HETNET är viktigt för kommande mobilsystem. En egenskap som vi kommer att få se mer och mer är att näten blir heterogena – den för tillfället bästa kommunikationslänken används oavsett teknologi. Slutsatsen är att HETNET sannolikt kommer att omdana mobilbranschen rejält. Frågor som vem som bygger infrastrukturen, vem som bygger basstationerna inomhus och hur operatörerna ska ta betalt från den som har basstationen hemma, är intrikata. Om man skulle definiera 5G utifrån påverkan av branschens affärsmodeller och sättet vi definierar mobilnät, då är HETNET sannolikt definitionen av 5G.

Om nu inomhusnäten baseras på picobasstationer så kommer utomhusbasstationerna i framtidens mobilnät vara beroende av en förenklad drift, enklare nätverkshantering och högre energieffektivitet. Kostnaden för varje överfört paket måste minska. Redan till LTE-Advanced kommer CO-MIMO att introduceras, en teknik som skall få basstationerna att samverka i högre grad än tidigare. CO-MIMO, kooperativ MIMO, bygger på att signalen delas upp mellan flera celler – användbart när en terminal befinner sig i en sektor som täcks av två basstationer. Signalerna kan delas mellan basstationerna för att maximera kapaciteten, fördela belastningen i nätet och minska störningarna.

Tekniker som CO-MIMO anses vara av mycket stor vikt i kommande generations mobilsystem. Dessa tekniker ställer stora krav på synkronisering mellan basstationer och en väl tilltagen bakomliggande infrastruktur. Det som talar emot att tekniken kommer att byggas ut överallt är att den kräver dedikerade stomnät – IP-baserade nät har helt enkelt för stor latens för att klara av tekniken. Framtida mobilnät kommer sannolikt att delvis bygga på teknik som CO-MIMO i de delar av näten där kapacitetskraven är stora, medan andra delar av nätet kommer bygga på en distribuerad infrastruktur via IP för att pressa kostnaderna och öka kapaciteten.

Adaptiva antenner är en viktig komponent för att nå de ökade bandbreddskraven. Adaptiva antenner används för att öka spektraleffektiviteten i näten – med andra ord för att öka datahastigheten utan att öka samtidigt öka behovet av bandbredd. Adaptiva antenner i MIMO-system inkluderar terminaler med adaptiva antenner, dock med färre antennelement än basstationerna. Ett intressant spår i framtida nät är distribuerade antennsystem, där man sprider ut ett stort antal antennelement över en yta och sedan länkar signalerna från respektive antennenhet till en centraliserad processenhet. Det kan dock diskuteras om tekniken förtjänar att kallas 5G eller bara är en vidareutveckling inom 4G. Ett annat intressant spår är kommunikation med stora antennarrayer med hundratals antennelement på basstationssidan och enkla antenner på terminalsidan. Teoretiskt har man visat att sådana system kan erbjuda nätkapaciteter i klass med större MIMO-system.

Fördelningen av kapaciteten i mobilnäten är också viktig i framtidens mobilnät – det handlar om att maximera den upplevda kvaliteten på tjänsten och tilldela varje uppkoppling rätt resurser på rätt plats. Ett steg på vägen kan till exempel vara att använda predictive caching, en teknik för att förutsäga vilken information som användarna kommer att efterfråga och lagra informationen redan i förväg. Tekniken testas redan nu och låter terminalerna lagra information under tider då påkänningarna i nätet är små, till exempel under natten eller när de är anslutna till trådlösa nätverk. Genom att mer information lagras i terminalerna kan mindre data hämtas de tider när belastningen är hög, tester visar att så mycket som 30 procent av kapaciteten skulle kunna sparas med denna teknik.

Ett försök att definiera 5G skulle kunna vara ”intelligent trådlös teknik som kan sammankoppla världen utan gränser”. Den stora frågan är om termen 5G överskuggas av den intressanta teknikutveckling som ligger framför oss? I framtiden lär 4G eller 5G ta steget från alternativ uppkopplingsväg mot omvärlden till primär uppkopplingsväg. Picobasstationen hemma kan mycket väl ersätta vårt behov av wlan, och vi kan mycket väl komma att betrakta mobilnätet som vår primära och enda trådlösa uppkopplingsväg. Framtidens tekniska generationsskiften i mobilnäten kommer antagligen inte att vara av den digniteten att de orsakar samma uppståndelse som idag. Därmed kommer vi inte att definiera generationer på samma sätt som tidigare. Fokus från operatörernas sida ligger på att skapa mer kapacitet i nätet snarare än att etikettera tekniken man använder. Benämningen av mobilnäten som ”4G” eller ”5G” är kanske därmed inte en lika viktig fråga.

Stort tack till:
• Jens Zander, Professor i radiosystemteknik vid KTH
• Fredrik Tufvesson, docent i radiosystem vid LTH, institutionen för elektro- och informationsteknik
• Urban Landmark, Chef för PTS spektrumavdelning.

Artikeln i sin helhet är tidigare publicerad i Elektroniktidningen nummer 3 2011

+Ulf Seijmer

NMT-450: Mobilnät utan mobiltelefonister

NMT 450, som i höstas firade 30 år, var stort, inte bara mätt i antal användare – även telefonerna var stora, tunga och dyra. Men nätet hade en, än idag, beryktad räckvidd.

År 1977 började NMT- specifikationen skrivas, med grundkrav som bland annat att debitering och uppkoppling skulle kunna ske automatiskt, att det skulle kunna gå att ringa till fasta nummer och att när man åkte in i något av de nordiska grannländerna skulle roaming ske automatiskt. För användaren skulle samma möjligheter erbjudas som i ett fast nät.

Vid starten 1981 fanns det fem godkända mobiltelefoner och tätt efter lanseringen godkändes ytterligare fem. Priset för en telefon var ungefär 15 000 kronor. Två betydande försäljnings- argument var att det var automatiskt och att man kunde spara 15 minuter om dagen genom att arbeta från bilen. Funktionerna var såklart långt ifrån appar, mobilt bredband och smartphones, istället var det automatisk återuppringning, talmaskinbesked och spårning av okynnesanrop som var nytt och hett.

Prognoserna slog alla rekord, redan 1983 hade 1990:s mål med 45 000 användare nåtts. Målet skrevs upp och man trodde istället att det vid 1990-talets början skulle finnas 100 000 användare i nätet.

Första bärbara mobilen

1984 lanserade Nokia den första bärbara mobiltelefonen Nokia Talkman efter många svettiga timmar på utvecklingsavdelningen. Utvecklingen fortsatte därefter att gå snabbt och redan i slutet av 1985 nåddes 100 000 NMT-abonnenter i Sverige.

1986 lanserades en av mobiltelefonins milstolpar – Ericsson Hotline – med en vikt på 3,5 kilo. Eftersom användarna gilllade bärbart driftsattes 1987 ”ficktelefonsystemet” NMT 900, för att råda bot på kapacitetsbristen och därmed satte utvecklingen av kompakta ficktelefoner fart. Som ett exempel kan nämnas Ericssons Hotline 900 som lanserades 1989 med en samtalstid på 30 minuter. Det var kanske tur å andra sidan eftersom den inte direkt var lätt och man var tvungen att vara rätt vältränad för att orka 30 minuters samtal med klumpen intill örat.

1991 börjar slutet av NMT:s storhetstid göra sig påmind, GSM lanseras och redan nästa år presenterar Comviq och Europolitan sina GSM-nät i Sverige, tätt följda av Televerket.

NMT 900 fick leva en bit in på 2000-talet, men upphörde till förmån för GSM 2001. NMT 450-nätet var i drift i mer än 25 år och stängdes vid årsskiftet 2007/2008. Storheten med NMT var att det var startskottet för vår mobila livsstil och att det satte Norden på kartan som en intressant världsdel för Telekommarknaden.

Artikeln har publicerats i SKEF News 12-01+Ulf Seijmer

Frekvensbristen

Tekniken som utvecklas gör att mobilen kan använda de trådlösa nätverken utan inloggning.

Just nu pågår ett arbete i EU för att fria upp fler frekvenser för mobilt bredband, initierat av den svenska EU-parlamentarikern Gunnar Hökmark. Här hemma har den ”Digitala agendan för Sverige” nyligen presenterats. I dessa initiativ finns en stark drivkraft för att frigöra frekvenser för mobiloperatörer, medan drivkrafter för de fria frekvensband som behövs för att bygga trådlösa nätverk utan licens saknas.

Frekvensauktionerna för mobilt bredband drar in stora summor till stadskassan, samtidigt som licenser är en betydande kostnad för operatören Genom tekniker som lanseras redan nästa år kommer det att vara möjligt att använda vanliga trådlösa nätverk (wifi/wlan) för att avlasta mobilt bredband. Tekniken som utvecklas gör att mobilen kan använda de trådlösa nätverken utan inloggning och med möjlighet till handover till ett annat nätverk. Detta är själva grundtanken med den nya standarden 802.11u.

Lastbalanseringen är nödvändig för operatören, men vad kommer att hända när fria frekvenser används till ännu mer trafik? Redan i dag är frekvensbandet 2,4 GHz överlastat med wifi-nät- verk, bluetooth och allehanda trådlösa system. I flerbostadshus är problemen påtagliga med sämre överföringshastigheter som följd.

Som frekvenspolitiken bedrivs för närvarande öppnas inte marknaden för mindre aktörer. Med tillgång till fria frekvenser kan även mindre operatörer erbjuda trådlöst bredband på begränsade geografiska ytor med kostnadseffektiv teknik. I USA står mindre aktörer för 30-40 procent av bredbandsmarknaden i vissa delstater. I EU ställer vi vår tilltro till stora aktörer och 4G.

Även i Sverige skulle trådlösa nätverk på fria frekvenser kunna täcka mindre orter och erbjuda en bra kapacitet. Genom ett målmedvetet arbete för att hitta nya fria frekvensband för trådlösa nätverk kan vi öppna möjligheter för nya aktörer samtidigt som vi kan uppnå en bättre balans i de trådlösa näten. Detta är ett viktigt steg för att nå målen i den digitala agendan.

Debattartikeln var publicerad i SKEF News 1-2012
+Ulf Seijmer

Frekvenser en naturresurs

Frekvenser är en allt mer eftertraktad tillgång. Den snabba utvecklingen inom trådlöst gör frekvensspektra allt mer eftertraktat och de ständigt återkommande frekvensauktionerna omsätter stora summor. Men frekvensauktioner är emellertid ingen ”snabb affär” för staten med syfte att fylla på i kassan, hur frekvensutrymmet disponeras, planeras och harmoniseras är en avancerad apparat med långa beslutstider. I praktiken finns ett mycket begränsat utrymme för länder att fritt fatta egna beslut om sitt frekvensutrymme.

Tre instanser vill säga sitt
Frekvensanvändningen i Sverige är beroende av beslutande organ på tre nivåer vilka i praktiken styr hur frekvensbanden planeras. Den översta nivån är ITU, Internationella TeleUnionen, ett FN-organ som vid de så kallade världsradiokonferenserna var fjärde år beslutar om förändringar i det internationella radioreglementet. Den senaste konferensen ägde rum i början av 2012 och lockade över 3500 deltagare. Radioanvändningen som föreskrivs i ITUs radioreglemente är frivillig att följa men eftersom det är regulativt styrande gentemot grannländers radioanvändning följs de i praktiken av alla länder.

På nivån under ITU finner man CEPT, The European Conference of Postal and Telecommunications Administrations. CEPT arbetar fram en frivillig europeisk detaljreglering som omfattar bandbredder, uteffekter, kanalavstånd, med mera för olika frekvensband med utgångspunkt från ITUs radioreglemente vilket resulterar i en defaktoharmonisering inom Europa.

För ungefär 5-6 år sedan började även EU visa ett allt större intresse för frekvensplanering då man ansåg att brist på harmonisering av frekvenser kan vara ett handelshinder för EU och att det dessutom skulle gynna europas utveckling om frekvenser harmoniserades i hela regionen.

Lång handläggning
Den internationella frekvensplaneringen är långsiktig, från idé till verklighet tar det ofta 10-12 år att realisera en idé via ITU. Ett sådant exempel är utökningsbandet för 3G, 2,6 GHz-bandet, som började diskuteras inom ITU 1997, beslutades år 2000 och började byggas ut år 2009. Med tanke på att beslutstiden är så lång utfärdar PTS numera blocktillstånd som skall vara teknik- och tjänsteneutrala. Genom att lämna frågor som val av tekniken öppen räknar PTS med att en innehavare utnyttjar bandet mer optimalt och även har möjlighet till snabbare anpassning när ny teknik tas fram.

Varför auktioneras vissa frekvenser ut?
De tillstånd som auktioneras ut kallas blocktillstånd och omfattar ett frekvensblock. Det står PTS fritt att utforma frekvensauktionerna beroende på hur man bedömer behovet på marknaden. En viktig faktor som styr auktionens utgång är om bandet är harmoniserat och om teknisk utrustning finns framtagen, detta resulterar ofta i ett högre slutpris. Frekvenstillståndet gäller numera ofta i 25 år, därefter skall frekvensutrymmet återlämnas för att åter auktioneras ut.

Neutraliteten viktig
Idag ställs i regel inte krav på utbyggnadstakt eller täckning från PTS sida, något som ofta gjordes tidigare. Man anser att det inte finns någon vits att tvinga licensinnehavare att bygga ut band där det inte finns en tydlig efterfrågan. Det kan också förekomma att tekniken för det aktuella bandet inte finns framtagen vid auktionstillfället. Ett sådant exempel är 2,6 GHz som företrädesvis är avsett för mobilt bredband där fem licenser auktionerades ut till högstbjudande 2008. Bandet används idag till 4G men vid auktionstillfället fanns inte 4G-hårdvara satt på marknaden.

Spektrum utvecklas
PTS arbetar just nu med en spektrumstrategi berättar Urban Landmark, Chef på Spektrumavdelningen. I jakten på mer spektrum fokuserar man bland annat på att hitta spektrumineffektivitet och låg användningsgrad av frekvenser. I framtiden kan användare med låg nyttjandegrad att få en minskad tilldelning eller att dela banden med andra, berättar Urban. Bland de som har en låg spektrumeffektivitet återfinns tillexempel militär och olika myndigheter. Jakten på spektrum kan förväntas leda till ökade intressekonflikter samtidigt som en större del av spektrumet kommer att göras tillgängligt.

-Framtidens frekvensplanering kommer att ändras, berättar Urban Landmark. I år kommer ITU att diskutera möjligheten att lösa upp om frekvenser skall vara bundna till begreppen mobil-, fast- och rundradio. Många anser att allokering av frekvenser inte behöver styras av olika terminologier, teknikerna går in i varandra i allt högre utsträckning. Är tillexempel en iPad en tv, en telefon eller navigationsutrustning? Lösningen i framtiden är teknik- och tjänsteneutrala frekvensband.

Delning av utrymmet
Som ett steg i effektivare delning av spektrum står det sedan många år i blocktillstånden att tillståndshavaren har prioritet men inte exklusivitet på det aktuella bandet, någon annan aktör kan alltså använda tomt utrymme för sändning. En andra aktör skulle kunna få access till frekvensbanden enligt villkor som PTS sätter upp, tillexempel skulle Telia kunna utnyttja de delar av Tele2s frekvenser som inte utnyttjas för stunden för att lastbalansera sitt eget nät.

Auktioner som rör 4G har fått mycket utrymme i media de senaste åren och enligt Urban Landmark är det sannolikt att även de nuvarande mobilbanden för GSM och 3G på sikt användas för LTE. –I någon form kommer dock GSM finnas kvar, tillexempel för att M2M applikationer använder den typen av teknik. Jag gissade redan för något år sedan att vi i framtiden kanske kommer se ett enda gemensamt GSM nät för alla operatörer. Tele2 och Telenor har redan gått ihop till ett gemensamt GSM nät och använder det spektrumet som frigjorts till 4G. Det är ett bra exempel på när teknik- och tjänsteneutralitet fungerar i praktiken.

Artikeln har publicerats i SKEF News 12-01